چگونه مقاومت در برابر افشانه‌ی نمک را در نمونه‌های سیم‌پیچ گالوانیزه با وزن‌های مختلف روی اندازه‌گیری کنیم

چگونه مقاومت در برابر افشانه‌ی نمک را در نمونه‌های سیم‌پیچ گالوانیزه با وزن‌های مختلف روی اندازه‌گیری کنیم

آزمون اسپری نمک رایج‌ترین روش برای ارزیابی مقاومت در برابر خوردگی پوشش‌های پیچ‌های گالوانیزه است. برای خریداران و مهندسان کیفیت، درک نحوه عملکرد وزن‌های مختلف پوشش روی در شرایط خوردگی شتاب‌دار ضروری است تا بتوانند مواد را به‌درستی مشخص کنند. این راهنما پروتکلی گام‌به‌گام برای آزمون نمونه‌های پیچ‌های گالوانیزه در پنج سطح رایج وزن پوشش روی — از زد۲۰ تا زد۲۷۵ — بر اساس رویه‌های استاندارد اِست‌ام‌تی بی۱۱۷ ارائه می‌دهد.

چرا آزمون اسپری نمک در ارزیابی کیفیت پیچ‌های گالوانیزه اهمیت دارد

پوشش روی بر روی سیم‌پیچ GI حفاظت کاتدی قربانی‌کننده‌ای را برای زیرلایه فولادی فراهم می‌کند. ضخامت و یکنواختی این لایه روی به‌طور مستقیم تعیین‌کننده مدت زمانی است که فولاد پیش از ظهور زنگ‌آور قهوه‌ای محافظت می‌شود. آزمون افشانه نمک فرآیند خوردگی را تسریع می‌کند و به تولیدکنندگان و خریداران امکان می‌دهد تا عملکرد واقعی را در عرض چند روز به‌جای چند سال پیش‌بینی کنند.

برای سیم‌پیچ GI که در محیط‌های ساحلی، صنعتی یا با رطوبت بالا استفاده می‌شود، انتخاب وزن مناسب پوشش روی بسیار حیاتی است. سیم‌پیچ GI با لایه روی یکنواخت و وزن پوشش ثابت در عرض و طول نوار، نتایج آزمون افشانه نمک پیش‌بینی‌پذیرتر و تکرارپذیرتری ایجاد می‌کند.

رویه آماده‌سازی نمونه آزمون

آماده‌سازی صحیح نمونه برای دستیابی به نتایج قابل اعتماد و قابل تکرار در آزمون افشانه نمک بسیار مهم است. این مراحل را برای هر نمونه سیم‌پیچ GI دنبال کنید:

مرحلهٔ ۱: پنج نمونهٔ آزمایشی با ابعاد ۱۵۰ میلی‌متر در ۱۰۰ میلی‌متر از مکان‌های مختلف عرض پیچ را برش بزنید تا یکنواختی پوشش بررسی شود. از برش‌دهندهٔ برشی یا لیزری استفاده کنید تا گرم‌شدن لبه‌ها که ممکن است بر لایهٔ روی‌زن تأثیر بگذارد، جلوگیری شود.

مرحلهٔ ۲: هر نمونه را با پارچهٔ نرم و اتانول تمیز کنید تا روغن‌ها و آلاینده‌های سطحی حذف شوند. از مواد پاک‌کنندهٔ ساینده استفاده نکنید زیرا ممکن است پوشش روی‌زن را خراش دهند.

مرحلهٔ ۳: لبه‌های برش‌خورده را با نوار مقاوم در برابر خوردگی ماسک کنید تا تنها سطح تخت و پوشش‌دار در معرض افشانهٔ نمکی قرار گیرد. خوردگی لبه‌ها می‌تواند نتایج را به‌طور قابل‌توجهی منحرف کند.

مرحلهٔ ۴: وزن واقعی پوشش روی‌زن هر نمونه را با روش وزنی مطابق استاندارد ASTM A90 یا با استفاده از دستگاه مغناطیسی مطابق استاندارد ASTM E376 اندازه‌گیری کنید. مقادیر را برای ارتباط با نتایج آزمایش ثبت کنید.

مرحلهٔ ۵: به هر نمونه یک شمارهٔ شناسایی منحصر‌به‌فرد اختصاص دهید و محل نمونه‌برداری، وزن پوشش اندازه‌گیری‌شده و وضعیت سطح را قبل از آزمایش مستند کنید.

راه‌اندازی و پارامترهای آزمایش ASTM B117

اتاق آزمایش پاشش نمک باید مطابق با استاندارد ASTM B117 کالیبره و به‌کار گرفته شود. پارامترهای زیر در طول آزمایش باید حفظ شوند:

غلظت محلول نمک باید ۵ درصد سدیم کلرید در آب مقطر با pH بین ۶٫۵ تا ۷٫۲ باشد. دمای اتاق باید در ۳۵ درجه سانتی‌گراد با تورُش ±۲ درجه نگه داشته شود. نرخ جمع‌آوری محلول نمک باید بین ۱ تا ۲ میلی‌لیتر در ساعت به ازای هر ۸۰ سانتی‌متر مربع سطح افقی جمع‌آوری باشد. فشار اتمیزاسیون باید بین ۰٫۷ تا ۱٫۴ بار تنظیم شود.

نمونه‌های آزمایشی باید با زاویه‌ای بین ۱۵ تا ۳۰ درجه نسبت به خط قائم و رو به سوی نازل پاشش نمک قرار گیرند. اطمینان حاصل کنید که نمونه‌ها با یکدیگر یا دیواره‌های اتاق تماس نداشته باشند تا از ایجاد ناهنجاری‌های ناشی از روان‌شدن محلول جلوگیری شود.

نمونه‌ها را در فواصل منظم ۲۴ ساعته بازرسی کنید. زمان ظهور اولین زنگار سفید، درصد پوشش زنگار سفید در هر بازه زمانی و زمان ظهور اولین زنگار قهوه‌ای را ثبت کنید.

نتایج: وزن پوشش روی در برابر ساعت‌های آزمون اسپری نمک

بر اساس آزمون‌های گسترده‌ای که روی نمونه‌های سیم‌پیچ فولادی روی‌دار (GI) مطابق با استانداردهای ASTM A653 و JIS G3302 SGCC انجام شده است، نتایج معمول زیر به‌عنوان مبنای مرجعی برای عملکرد مورد انتظار در آزمون اسپری نمک ارائه می‌شوند:

نمونه‌های با وزن پوشش Z20 معمولاً اولین زنگار سفید را در بازهٔ ۲۴ تا ۴۸ ساعت و اولین زنگار قهوه‌ای را در بازهٔ ۷۲ تا ۹۶ ساعت نشان می‌دهند. نمونه‌های Z80 زنگار سفید را در بازهٔ ۷۲ تا ۱۲۰ ساعت و زنگار قهوه‌ای را در بازهٔ ۱۶۸ تا ۲۴۰ ساعت نشان می‌دهند. نمونه‌های Z120 زنگار سفید را در بازهٔ ۱۲۰ تا ۱۶۸ ساعت و زنگار قهوه‌ای را در بازهٔ ۲۸۸ تا ۴۳۲ ساعت نشان می‌دهند. نمونه‌های Z180 زنگار سفید را در بازهٔ ۱۶۸ تا ۲۴۰ ساعت و زنگار قهوه‌ای را در بازهٔ ۴۸۰ تا ۷۲۰ ساعت نشان می‌دهند. نمونه‌های Z275 زنگار سفید را در بازهٔ ۲۴۰ تا ۳۳۶ ساعت و زنگار قهوه‌ای را در بازهٔ ۷۲۰ تا ۱۰۰۰ ساعت نشان می‌دهند.

این بازه‌ها فرض می‌کنند که لایهٔ روی روی سیم‌پیچ GI یکنواخت است و پوشش به روش گالوانیزه‌کردن غوطه‌وری گرم اعمال شده است. نتایج واقعی ممکن است بسته به ترکیب زیرلایهٔ فولادی، نوع بلورهای روی (spangle) و پرداخت سطحی متفاوت باشند.

تفسیر ظاهر شدن زنگار قهوه‌ای

زَنگِ سفید، که به‌صورت رسوبی سفید و پودرمانند ظاهر می‌شود، نشان‌دهندهٔ اکسیداسیون روی روی سطح پوشش است. این مرحله‌ای پیش‌بینی‌شده و غیربحرانی از فرآیند خوردگی است. در مقابل، زَنگِ قرمز نشان می‌دهد که پوشش روی در آن نقطه کاملاً مصرف شده و فولاد زیرین در حال خوردگی است.

زمان ظهور زَنگِ قرمز، معیار اصلی ارزیابی عملکرد در آزمون پاشش نمک برای پیچ‌های گالوانیزه‌شده (GI) است. پیچ‌های GI با لایه‌ای یکنواخت از روی، زَنگِ قرمز را به‌صورت یکنواخت در سراسر سطح تخته نشان می‌دهند. اگر زَنگِ قرمز در نقاط منفردی بسیار زودتر از بازهٔ پیش‌بینی‌شده ظاهر شود، این امر ممکن است نشان‌دهندهٔ عیب محلی در پوشش یا توزیع ناهمگون روی باشد.

برای اهداف پذیرش، اکثر مشخصات خرید، حداقل ساعات تا اولین ظهور زَنگِ قرمز را برای هر ردهٔ وزنی پوشش تعیین می‌کنند. خریداران باید این الزامات را در سفارش‌های خرید خود مشخص کنند تا انطباق با استانداردهای کیفی تضمین شود.

مطالعهٔ موردی پروتکل آزمون: مقایسهٔ Z80 با Z275

در یک برنامهٔ اخیر تأیید کیفیت، آزمون پاشش نمک را بر روی نمونه‌های سیم‌پیچ GI از دو دستهٔ تولیدی که برای یک پروژهٔ ساخت‌وساز در خاورمیانه تدارک دیده شده بودند، انجام دادیم. مشتری برای نصب در شرایط ساحلی، تأیید عملکرد در برابر خوردگی را درخواست کرده بود.

گروه نمونهٔ الف شامل سیم‌پیچ Z80 GI با وزن پوشش اندازه‌گیری‌شدهٔ ۸۰ گرم در مترمربع بود. گروه نمونهٔ ب شامل سیم‌پیچ Z275 GI با وزن پوشش اندازه‌گیری‌شدهٔ ۲۷۵ گرم در مترمربع بود. پنج تخته از هر گروه طبق پروتکل ASTM B117 توضیح‌داده‌شده در بالا آزمون شدند.

تخته‌های Z80 اولین زنگار سفید را در میانگین ۹۶ ساعت و اولین زنگار قهوه‌ای را در میانگین ۲۱۰ ساعت نشان دادند. تخته‌های Z275 اولین زنگار سفید را در میانگین ۲۸۴ ساعت و اولین زنگار قهوه‌ای را در میانگین ۸۴۵ ساعت نشان دادند. نمونه‌های Z275 تقریباً چهار برابر حفاظت در برابر زنگار قهوه‌ای نسبت به نمونه‌های Z80 فراهم کردند.

بر اساس این نتایج، مشخصات پروژه به‌گونه‌ای تنظیم شد که از سیم‌پیچ روکش‌دار Z180 GI برای اجزای سازه‌ای غیرقابل دید استفاده شود و از سیم‌پیچ روکش‌دار Z275 GI برای تخته‌های سقفی مستقیماً قابل دید بهره برده شود. شرکت شن‌یانگ یوان‌هو استیل هر دو درجه روکش را از موجودی دائمی ما تأمین کرد و مستندات کامل آزمایشی را ارائه داد؛ و مشتری نتایج را با آزمایشگاه مستقل خود تأیید کرد.

پرسش‌های رایج

سوال: تفاوت بین زنگ‌زدگی سفید و زنگ‌زدگی قهوه‌ای در آزمون پاشش نمک چیست؟

پاسخ: زنگ‌زدگی سفید اکسیداسیون روی است که به‌صورت لایه‌ای سفید و پودری روی سطح روکش ظاهر می‌شود. این پدیده نشان‌دهندهٔ فعال‌بودن روکش روی در حفاظت از فولاد است. زنگ‌زدگی قهوه‌ای نشان‌دهندهٔ مصرف شدن روکش روی و آغاز خوردگی فولاد زیرین است. ظهور زنگ‌زدگی قهوه‌ای معیار اصلی شکست در ارزیابی سیم‌پیچ‌های روکش‌دار GI محسوب می‌شود.

سوال: زمان آزمون پاشش نمک چگونه با عمر عملیاتی در دنیای واقعی ارتباط دارد؟

پاسخ: آزمون پاشش نمک یک آزمون شتاب‌دهنده است و ارتباط خطی مستقیمی با عمر عملیاتی در دنیای واقعی ندارد. با این حال، این آزمون معیاری مقایسه‌ای فراهم می‌کند. نمونه‌ای از سیم‌پیچ GI که تا ظهور زنگ‌زدگی قرمز ۵۰۰ ساعت مقاومت کند، به‌طور کلی در شرایط محیطی یکسان عملکردی بهتر از نمونه‌ای دارد که تنها ۲۰۰ ساعت مقاومت می‌کند.

سوال: چرا یک لایه روکش روی یکنواخت روی سیم‌پیچ GI برای دستیابی به نتایج یکنواخت در آزمون پاشش نمک اهمیت دارد؟

پاسخ: توزیع ناهمگون روی یکنواخت روی سیم‌پیچ GI منجر به ایجاد نقاط نازک‌تر می‌شود که سریع‌تر خوردگی می‌یابند و زنگ‌زدگی قرمز را در نواحی محدود و زودهنگام ایجاد می‌کنند. لایه روی یکنواخت روی سیم‌پیچ GI ضخامت پوشش را در سراسر سطح به‌طور یکنواخت حفظ می‌کند و مقاومت قابل پیش‌بینی و تکرارپذیر در برابر خوردگی را تضمین می‌نماید که با عملکرد مورد انتظار هر درجه وزنی از پوشش مطابقت دارد.